第6章--6-2-螺旋副的受力分析、效率和自锁

一、矩形螺纹二、非矩形螺纹§6.2螺旋副的受力分析、效率和自锁三、螺旋副效率（1）把螺旋副在力矩和轴向载荷作用下的运动，看成作用在中径的水平力推动滑块沿螺纹匀速运动。（2）将矩形螺纹沿中径d2展开得一斜面。一、矩形螺纹（α=0)F=FQtan(ψ+)（3）其受力状况可以理解为：作用在滑块上F为一驱动力，轴向载荷FQ为一阻力，总反力为Fr。FQFFnFrfρvψ+ρFQFFrF+FQ+Fr=0拧紧时：ψρ=tg-1f----摩擦角驱动力矩：22dFT)(22tgFda分析得:（螺纹力矩）对于螺纹连接，T为拧紧螺纹时的螺纹力矩F=FQtan(ψ-)松开时：相当于使滑块等速沿斜面下滑，轴向载荷FQ变为驱动力，F变为维持滑块等速运动所需的平衡力。FQFFrfFnvψFnρψFFrFQφ-ρ可得：分析：)(22tgFdTa滑块不能在重力作用下下滑。这一现象称为自锁现象。螺旋千斤顶就是利用这一原理工作的。2、螺纹自锁：FQFrfFnvψFnρψ螺纹拧紧后,滑块不下滑,必须满足:FQsinψ≤Ff=fFQcosψ即tanψ≤f=tanρ滑块不能在重力作用下下滑。这一现象称为自锁现象。螺旋千斤顶就是利用这一原理工作的。当ψ≤ρ时，无论FQ多大，二、非矩形螺纹（=0)三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹1、螺纹受力分析：轴线螺杆螺母FnFQFn=FQ=0这时螺纹的摩擦阻力为：fFfFQfF这时螺纹的摩擦阻力为：vfnfFQFfcosfFQcosfv称为当量摩擦系数ρv称为当量摩擦角vftancos这时把法向力的增加看成摩擦系数的增加。QVFf为牙型斜角螺母α螺杆轴线FaββFnFQ当β≠0º时，摩擦力为：fFnfF用fv取代f，用ρv取代ρ，就可像矩形螺纹那样对非矩形螺纹进行受力分析上升：F=FQtan(φ+v)下滑：F=FQtan(φ-v)2、螺纹自锁条件为：φ≤ρv三、螺旋副效率为：螺旋副的效率问题是由于摩擦引起的：上升：在同样的载荷FQ，同样的牵引速度V，走过同样的距离S情况下：F=FQtan(φ)若不考虑摩擦时：若考虑摩擦时：F=Fatan(φ+v)没有摩擦时，需要的输入功=FS=FQStan(φ)考虑摩擦时，需要的输入功=FS=FQStan(φ+V)理论上实际上φFQFFrφ+ρVFQFFr0˚10˚20˚30˚40˚50˚20406080100效率η%定义螺旋副的效率为有效功与输入功之比：TSFa22')(dStgFFaa当ρ’一定时，效率只是螺纹升角的函数，由此可以绘出效率曲线.当ρ’一定时，在ψ=45˚-ρ’/2处效率曲线有极大值。对于传动螺旋，一般取：对于联接螺纹，必须取：升角过大,制造困难，且效率增高也不明显。ψ≤ρ’=5.7˚ρ’ψf’=tgρ’=0.1自锁极限≤25˚紧固螺纹区)('tgtg各种螺纹的受力、当量摩擦系数关系:由此可知三角形螺纹的当量摩擦角最大,其自锁性最好,用于联接,其它螺纹多用于传动.复习:1.螺纹的参数：2.常用螺纹：三角形螺纹：自锁性好，广泛用于连接管螺纹：主要用于紧密连接梯形螺纹：用于双向传动锯齿形螺纹：用于单向传动3.螺纹自锁的条件：螺纹升角≤摩擦角